外星球探測新方式:火星上空兩年後將現直升機!

外星球探測新方式:火星上空兩年後將現直升機!

僅重1.8公斤的“火星直升機”將隨NASA下一輛火星漫遊車奔赴火星

火星上空兩年後的幾次短暫飛行有望為外星球探測開創一個全新的方式。一架自主式迷你直升機將隨定於2020年7月發射的NASA“火星”2020漫遊車前往火星,著陸時間是2021年2月。

這架小直升機屬於簡裝版的技術驗證機,最多將在火星大氣中開展5次短時飛行。這項具有開拓性的工作若能成功將意義非凡,會擴大人類機器人探測設備的活動範圍,而不再是像眼下那樣只限於在外星球表面或其上方很遠處的黑暗空間開展探測。

“火星直升機”項目飛行控制與氣動主管格里普3月20日在一次會議上表示,直升機有望打開通往火星探測新形式的大門。他說,有朝一日,更先進的型號有望為漫遊車充當偵察兵,或自行在火星上開展探測工作。他說,可以想象,未來可用多架直升機從事區域性探測,或是把小型直升機派往無法進入或生物學敏感區域。

“火星直升機”僅重1.8公斤,機體部分只有棒球大小,載有各類航電與通信設備、一個小型太陽能帆板、可再充電的鋰離子蓄電池、用來在火星的寒夜為電子設備保持溫度的加熱器以及一部導航相機。機上不帶任何科學儀器,但配備一臺高分辨率彩色成像儀。格里普說,這臺成像儀姑且算是其有效載荷,將能拍攝很好的照片併發回地球。

該直升機在飛往火星途中將裝在轎車大小的“火星”2020漫遊車的腹下。“火星”2020的任務包括搜尋火星遠古生命跡象,並採集和存放樣品,以由後續任務取回地球。漫遊車在火星上著陸一兩個月後,直升機將被下放到表面上。格里普說,這個小傢伙隨後將開展一系列短時飛行,每次將持續約90秒,最大飛行高度在5米上下。這些飛行將在距漫遊車100~1000米處進行。這足以避免兩者相撞,同時又能讓兩者保持通信(直升機要通過漫遊車同地面操控人員聯繫)。

考慮到火星大氣密度只有地球海平面的1%,這將是一項不小的成就。在靠近火星表面處飛行相當於在地球上空30公里飛行,而這是直升機迄今達到的最大飛行高度的兩倍還多(格里普說,火星引力為地球的38%,但這隻能部分地彌補空氣稀薄所造成的不利局面)。

格里普說,為產生足夠大的升力,項目團隊設法為“火星直升機”配備了兩個長達1.2米的剛性旋翼。任務團隊人員表示,旋翼轉速將高達2400轉/分,約10倍於地球上直升機的槳葉。格里普說,團隊已在模擬火星條件下對這一設計進行了多次性能考核。他說,目前飛行正樣機已經造出,並或多或少地做了測試。當然,最終的考驗將在火星上進行。

NASA“革命性垂直升力技術”(RVLT)項目經理戈頓稱,“火星直升機”首飛將相當於萊特兄弟在基蒂霍克所獲成就的火星版,將會“開創一個新時代”。RVLT項目一直在同“火星直升機”團隊開展合作。戈頓說,那將是一個值得一書的歷史性時刻。

這類歷史性時刻可能將不只限於火星上空。NASA正在考慮往土衛六這顆被陰霾籠罩著的巨型衛星發射一個四旋翼無人機著陸器。稱為“蜻蜓”的這項任務將從土衛六上的一點飛到另一點,調查這顆有可能支持生命存在的星球上正在發生的複雜化學過程。“蜻蜓”是NASA下一項“新邊疆”中級行星科學任務的兩項決賽方案之一。另一項為彗星取樣回送任務,稱為“彗星宇宙生物學探測取樣回送”(CAESAR,簡稱“凱撒”)。NASA預計會在今年晚些時候宣佈終選結果。不過,格里普說,“火星直升機”和“蜻蜓”任務團隊尚未開展合作。


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